杠杆零件的机械加工工艺规程与夹具设计说明书

专业课程设计说明书
设计题目“杠杆”零件的机械加工工艺规程与夹具设计
设计者
指导教师
XX大学机电与建筑工程学院
(2**年9月16日)
专业课程设计任务书
题目: “杠杆”零件的机械加工工艺规程与夹具设计原始图纸（见附页）
生产类型：中批量
设计内容：
1、零件图 1张
2、毛坯图 1张
3、机械加工工艺过程卡 1份
4、机械加工工序卡 1份
5、夹具装配图 1套
6、夹具零件图若干
7、课程设计说明书 1份
班级
姓名
学号
指导教师
目录
前言
一、零件的分析
（一）零件的作用
（二）零件的工艺分析
二、工艺规程的设计
（一）确定毛坯的制造形式
（二）基准的选择
（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定三、专用夹具的设计
（一）确定夹具类型
（二）拟定定位方案选择定位元件
（三）导引装置设计
（四）夹紧机构设计
（五）夹具操作动作说明
四、总结
五、主要参考文献
设计说明
前言：
本次设计对我来说是相当重要的，它不仅考察我们对机械行业专业知识的掌握情况，更是要我们从实际出发，结合所学的知识，设计出最优化的夹具来。

这次设计让我熟悉了夹具设计的整个流程，并了解了在设计过程中需考虑哪些因素，它锻炼了我分析问题，解决问题的能力。

这次设计对我来说是有帮助的，也是十分必要的。

一 零件的分析
(一) 零件的作用
该零件的主要作用是在机构运动中起到支承作用
(二) 零件的工艺分析 1. 零件加工要求分析
(1) Φ28H7孔及两端面。

(2) Φ10H9两端面。

(3) 钻、扩、铰Φ10H9孔及Φ11孔。

要求：Φ10H9孔与Φ28H7孔的距离为（80+0.2）mm ；平行度为0.3mm 。

Φ11孔与Φ28H7孔的距离为(15+0.25)mm 。

Φ11孔与端面K 的距离为14mm 。

(4) 槽。

要求：槽宽0.509.5+ mm ，中心对称分布，单边尺寸为0.2
04.75+ mm 。

2. 设立夹具
根据零件分析，为保证精度要求，设立（3）的钻模夹具： 使用夹具前已加工表面为： (1) Φ28H7孔及两端面。

(2) Φ10H9两端面。

本工序使用机床为Z5125立钻。

刀具为通用标准工具。

二工艺规程的设计
(一) 确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢。

种类选用模锻件。

(二) 基准的选择
1 粗基准的选择。

选用端面K为粗基准。

2 精基准的选择。

精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

(三) 工艺路线的拟定及工艺方案的分析
1 工艺路线方案一：
工序1：锻造
工序2：正火
工序3：以φ28孔左端面为基准，粗铣、半精铣φ28孔右端面，粗铣、半精铣φ10孔右端面
工序4：以φ28孔右端面为基准，粗铣、半精铣φ28孔左端面及φ10孔左端面符图
工序5：以φ28孔左端面为基准，钻扩铰φ28孔符图，并保证垂直度
工序6：钻φ11孔，钻铰φ10孔符图
工序7：以φ28孔中心为基准，粗铣、半精铣φ11孔端面符图
工序8：粗铣、半精铣槽
工序9：检验各尺寸是否符图
工序10：入库
2 工艺路线方案二：
工序1：锻造
工序2：正火
工序3：以φ28孔左端面为基准，粗铣φ28孔右端面及φ10孔右端面：调头，粗铣φ28孔左端面及φ10孔左端面
工序4：以φ28孔左端面为基准，半精铣φ28孔右端面及φ10孔右端面符图；
调头，半精铣φ28孔左端面及φ10孔左端面
工序5：以φ28孔左端面为基准，钻扩铰φ28孔符图，并保证垂直度
工序6：以φ28孔中心为基准，粗铣、半精铣φ11孔端面符图
工序7：钻φ11孔，钻铰φ10孔符图
工序8：粗铣、半精铣槽
工序9：检验各尺寸是否符图
工序10：入库
3 工艺方案的比较与分析。

上述两个工艺方案的区别在于：
①方案一是粗精加工在一起，先加工完一端再加工另一端；而方案二是粗精分开加工。

②方案一是先加工φ11、φ10孔，再以一面两孔定位，加工φ11孔端面。

而方案二则相反，先加工孔端面再加工φ11、φ10孔。

经比较可见，由于此零件是中批量生产,方案一的粗精加工安排在一起, 避免了反复装夹,节省了加工工时；再者，方案一的先加工φ11、φ10孔，再加工φ11孔端面，有利于一面两孔定位，保证了位置精度。

因此选用方案一。

(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“杠杆“零件材料为45钢，毛坯质量约为0.45千克，生产类型为中批量生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1 φ28孔、φ11孔及φ10孔两端面。

查《机械制造工艺设计简明手册》，它们的表面粗糙度均为3.2，要求粗加工和半精加工，此时单边余量Z=2mm可满足加工要求。

2 φ28H7孔、φ10H9孔、φ11孔。

根据孔的精度要求及直径大小，参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸及余量为：
φ28H7孔：钻孔至φ26mm
扩孔至φ27.8mm 2Z=0.2mm
粗铰至φ27.94mm 2Z=0.14mm
精铰至φ28H7 2Z=0.06mm
φ10H9孔：钻孔至φ9.8mm
铰至φ10H8 2Z=0.2mm
φ11孔：钻孔至φ10.2mm
扩孔至φ11mm 2Z=0.8mm
3 槽。

根据粗糙度是3.2，查手册，可得粗铣单边余量Z=0.75，精铣达尺寸要求。

三专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

经过与指导教师协商，决定设计第6道工序-----钻φ11孔，钻铰φ10孔的专用夹具。

本夹具将用于Z5125立钻。

刀具为通用标准工具
(一)确定夹具类型
本工序所加工两孔（φ10H9和φ11），位于互为90︒的两个平面内,孔径不大,工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式钻模。

(二)拟定定位方案选择定位元件
1定位方案。

根据工件结构特点，其定位方案如下：
①以φ28H7孔及一组合面（端面K和φ10H9一端面组合而成）为定位面，以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。

这一定位方案，由于尺寸0.5
88+mm公差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。

②以孔φ28H7孔及端面K定位，以φ11孔外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。

为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承。

比较上述两种定位方案。

初步选定方案②。

2 选择定位元件。

① 选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及端面的定位元件。

定位副配合取7
28
6
H g φ 。

② 选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯面一侧防转定位面的定位元件,如图1(a)所示。

也可选择图2(b)所示移动V 形块。

考虑结构简单，现选用图1(a)所示结构。

X
(a) (b)
图1 定位元件的选择
3 定位误差计算
① 加工φ10H9时孔距尺寸（80+0.2）mm 的定位误差计算。

由于基准重合,故B ∆=0。

基准位移误差为定位孔（0.021038φ+ mm ）与定位销（0.0070.01328φ-- mm ）的最大
间隙，故Y ∆=（0.021+0.007+0.013）mm=0.041mm 。

D ∆ = B ∆+ Y ∆ = (0+0.041)mm
=0.041mm<13
K δ
由此可知此定位方案能满足尺寸（80+0.2）mm 的定位要求。

② 加工φ10H9时轴线平行度0.3m 的定位误差计算。

由于基准重合，故B ∆=0。

基准位移误差为定位孔φ28H7与定位面K 之间的垂直度误差。

故
Y ∆=0.03mm
此方案能满足平行度0.3mm 的定位要求。

③ 加工φ11时孔距尺寸（15+0.25）mm 。

加工时φ11孔时与φ10H9孔
时相同。

B ∆=0 Y ∆=0.041mm
D ∆ = B ∆+ Y ∆ = (0+0.041)mm=0.041mm<1
3
K δ
此定位方案能满足孔距（15+0.25）mm 的定位要求。

4 夹具精度分析与计算
所设计的夹具需保证的加工要求有：尺寸（15+0.25）mm ；尺寸（80+0.2） mm ；尺寸14mm 及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差0.3mm 。

除尺寸14mm ，因精度要求较低不必进行验算外，其余三项精度分别验算如下:
① 尺寸（80+0.2）mm 的精度核算。

定位误差D ∆，由前已计算，已知D ∆ =0.041mm 。

定位元件对底面的垂直度误差A ∆ =0.03mm 。

钻套与衬套间的最大配合间隙1T ∆=0.033mm 。

衬套孔的距离公差2T ∆=0.1mm 。

麻花钻与钻套内孔的间隙2X =0.050mm 。

衬套轴线对底面（F ）的垂直度误差3T ∆ =0.05mm 。

=0.131mm<23
K δ
因而该夹具能保证尺寸（80+0.2）mm 的加工要求。

② 尺寸（15+0.25）mm 的精度核算。

D ∆=0.041mm ，A ∆ =0.03mm , 1T ∆=0.033mm 。

衬套孔与定位元件的距离误差2T ∆=0.06mm 。

麻花钻与钻套内孔的间隙2X =0.061mm 。

=0.090mm<2
3
K δ
因而尺寸（15+0.25）mm 能够保证。

③ φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度允差0.3mm 的精度校核。

D ∆=0.03mm ， A ∆=0.03mm
衬套对底面（F ）的垂直度误差T ∆=0.05mm
23
K δ
因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。

（三）导引装置设计
1 对φ10H9孔，为适应钻、铰选用快换钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263-80、GB/T2265-80
选取。

钻孔时钻套内径0.0280.01310++Φ mm 、外径0.0120.00115++Φ mm ；轴套内径0.034
0.01415++Φ mm ，外径0.0280.01522++Φmm ；钻套端面至加工面间的距离取8mm 。

麻花钻选用00.0229.8-Φmm
2 对φ11孔，钻套采用快换钻套。

钻孔时钻套内径0.034
0.01611++Φmm 、外径 0.0120.00118++Φ mm ；轴套内径0.0340.01618++Φ mm ，外径0.0280.01526++Φmm ；钻套端面至加工面间
的距离取12mm 。

麻花钻选用00.02710.8-Φ mm 。

各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为（15+0.03）mm和（18+0.05）mm；各钻套轴线对基面的垂直允差为0.02mm。

（四）夹紧机构设计
参考夹具资料，采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。

（五）夹具操作动作说明
首先将零件装到定位销上，装上开口销，拧上螺母，但不拧紧，使φ11孔外圆柱面与防转销相接触，然后拧紧螺母，可以进入加工。

总结
经过这3个星期的课程设计，我基本掌握了夹具设计的设计流程，而在设计中我也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。

比如对一些工件的感性认知等。

经过老师的指导以及自己的认真学习，我把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。

课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。

通过这样一个系统性的学习和结合，我把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。

同时，广泛地运用设计手册，使我学会了在实际中运用工具书，独立完成每一步工作；在在夹具设计过程中我学会了如何分析问题以及解决问题。

这次的夹具设计是十分有意义的，它让我受益非浅。

参考文献
1 廖念钊编著.互换性与技术测量. 北京:中国计量出版社,2000
2 孙丽媛编著. 机械制造工艺及专用夹具设计指导. 北京: 冶金工业出版社,2002
3 陈明编著. 机械制造工艺学. 北京: 机械工业出版社,2005
4肖继德编著. 机床夹具设计. 北京: 机械工业出版社,2003
5王启平编著. 机床夹具设计. 北京:哈工大出版社,2002
6王光斗编著. 机床夹具设计手册. 上海: 上海科技出版社,2003
7李旦编著. 机床专用夹具设计图册. 北京:哈工大出版社,2001
8邹慧君编著. 机械原理课程设计手册. 北京: 机械工业出版社,2003
9李益民编著. 机械制造工艺设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,2003 10上海市金属切削技术协会. 金属切削手册. 上海:上海科学技术出版社,2004。